基于STM32+HMI的超聲切割主軸狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)研究.pdf

1、超聲切割主軸系統(tǒng)是超聲切割過程中的核心部件，其運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性決定了超聲振動切割的切削效率和表面質(zhì)量，在超聲切割的過程中起到了至關(guān)重要的作用。一旦出現(xiàn)故障，將會降低超聲切割的效率和質(zhì)量，嚴(yán)重可損壞超聲切割設(shè)備。針對此問題，國內(nèi)外許多學(xué)者開始了對超聲振動切割的研究，但是國內(nèi)的研究起步較晚，目前對超聲振動切割的研究還處于初級階段，且對超聲切割主軸狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的研究尚未形成一套完善的體系。本文以超聲切割主軸系統(tǒng)為研究對象，開展了超聲切割主

2、軸狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)方面的研究，主要研究內(nèi)容如下：
　　(1)簡單介紹了超聲加工技術(shù)的發(fā)展歷程，和傳統(tǒng)的加工方式相比，超聲加工的主要優(yōu)點(diǎn)及其應(yīng)用，概述了超聲切割主軸狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀，提出了本課題研究的目的、意義及主要研究內(nèi)容；
　　(2)針對超聲切割主軸系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)以及運(yùn)行狀況，分別對主軸系統(tǒng)的正常工作狀態(tài)和異常工作狀態(tài)進(jìn)行了故障原因分析，并在此基礎(chǔ)上確立了主軸系統(tǒng)的狀態(tài)監(jiān)測部位以及監(jiān)測點(diǎn)。監(jiān)測參數(shù)主要包括：超聲發(fā)生器

3、的功率、頻率、功率管溫度、節(jié)點(diǎn)溫度、超聲發(fā)生器輸出電壓和輸出電流。根據(jù)超聲切割主軸狀態(tài)監(jiān)測需求，調(diào)研了市場中現(xiàn)有的監(jiān)測系統(tǒng)架構(gòu)，創(chuàng)新性的提出了一種基于STM32+HMI的狀態(tài)監(jiān)測整體方案。其中，主控制器采用的是32位低功耗微處理器STM32F103RBT6，工作頻率可達(dá)72MHZ，具有豐富的外設(shè)和數(shù)據(jù)處理能力，能夠滿足主軸系統(tǒng)監(jiān)測過程中的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)發(fā)送。上位機(jī)HMI利用圖形化編程語言進(jìn)行界面繪制，方便、快捷，同時在上位機(jī)中

4、對所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時顯示、報警和數(shù)據(jù)存儲；
　　(3)根據(jù)所提出的狀態(tài)監(jiān)測方案，先對硬件部分進(jìn)行了設(shè)計，包括傳感器型號選擇，調(diào)理電路設(shè)計，供電電路設(shè)計，串口通信電路設(shè)計等，在此基礎(chǔ)上制作了相應(yīng)的模塊；然后對軟件部分進(jìn)行了相應(yīng)的程序設(shè)計，包括數(shù)據(jù)采集程序的設(shè)計，串口通信程序的設(shè)計，上位機(jī)界面的設(shè)計，閾值設(shè)置及報警的設(shè)計、數(shù)據(jù)存儲模塊的設(shè)計等。利用RS232串口通信方式較好的實(shí)現(xiàn)了STM32和HMI之間的數(shù)據(jù)通信。最后將硬件部分和軟